物理学家创造出量子光学传感器

莫斯科物理技术研究所的研究人员与美国阿贡国家实验室的同事一起,实现了一种先进的量子算法,利用简单的光学工具测量物理量。他们的研究报告发表在《科学报告》上,使我们离负担得起的具有高性能特性的基于线性光学传感器又近了一步。这种工具在从天文学到生物学等不同的研究领域受到追捧。

物理学家创造出量子光学传感器
仅使用光学相干性来测量物体位置的设备

最大限度地提高测量工具的灵敏度对任何科技领域都至关重要。天文学家需要探测遥远的宇宙现象,生物学家需要辨别极其微小的有机结构,工程师需要测量物体的位置和速度,等等。

直到现在,还没有一种测量工具能够确保精度高于所谓的散粒噪声极限,这与经典观测中固有的统计特征有关。量子技术提供了一种解决此问题的方法,它基于量子力学的基本原理,将精度提高到了基本的海森堡极限。2016年首次探测到引力波的LIGO实验表明,通过将复杂的光学干涉方案和量子技术相结合,可以实现海森堡极限的灵敏度。

量子计量学是物理学的一个前沿领域,关注的是进行高精度量子测量的技术和算法工具。在他们最近的研究中,来自MIPT和ANL的团队将量子计量学与线性光学融合在一起。大量线性光学元件(分束器,移相器和反射镜)的特定排列使获得有关物理对象的几何角度,位置,速度以及其他参数的信息成为可能。

这项研究是该研究团队在通用量子测量算法方面工作的后续,在与芬兰阿尔托大学的一个研究小组的早期合作中,该研究小组在transmon量子位上实验性地实现了类似的测量算法。

实验表明,尽管该方案中有大量的光学元件,但它仍然是可调谐和可控的。根据本文提供的理论估计,线性光学工具甚至可以实现相当复杂的操作。

这项研究表明,线性光学为实现中等规模的量子测量和计算提供了一个经济有效的平台。

上一篇:

下一篇:


标签